JP5518101B2 - 空調給湯複合システム - Google Patents
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Description
図1は、本発明の実施の形態に係る空調給湯複合システム100の冷媒回路構成の一例を示す冷媒回路図である。図1に基づいて、空調給湯複合システム100の冷媒回路構成及び動作について説明する。この空調給湯複合システム100は、ビルやマンション、ホテル等に設置され、冷媒(空調用冷媒)を循環させる冷凍サイクル(ヒートポンプサイクル)を利用することで冷房負荷、暖房負荷及び給湯負荷を同時に供給できるものである。なお、図1を含め、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。
空調用冷凍サイクル1は、熱源機Aと、たとえば冷房負荷を担当する室内機Bと、たとえば暖房負荷を担当する室内機Cと、給湯用冷凍サイクル2の熱源となる給湯熱源用回路Dと、中継機Eと、によって構成されている。このうち、室内機B、室内機C及び給湯熱源用回路Dは、中継機Eを介して熱源機Aに対して並列となるように接続されている。そして、熱源機Aと、室内機B、室内機C及び給湯熱源用回路Dとの、間に設置される中継機Eが空調用冷媒の流れを切り換えることで、室内機B、室内機C及び給湯熱源用回路Dとしての機能を発揮させるようになっている。
熱源機Aは、中継機Eを介して、室内機B、室内機C及び給湯熱源用回路Dに温熱又は冷熱を供給する機能を有している。この熱源機Aには、空調用圧縮機101と、流路切替手段である四方弁102と、室外熱交換器(熱源側熱交換器)103と、アキュムレーター104とが直列に接続されて搭載されている。なお、熱源機Aには、室外熱交換器103に空気を供給するためのファン等の送風機を室外熱交換器103の近傍位置に設けるとよい。
室内機B及び室内機Cは、熱源機Aからの温熱又は冷熱の供給を受けて暖房負荷又は冷房負荷を担当する機能を有している。室内機B及び室内機Cには、空調用絞り手段117と、室内熱交換器(利用側熱交換器)118とが、直列に接続されて搭載されている。なお、室内機B及び室内機Cには、2台の空調用絞り手段117と、2台の室内熱交換器118とが、それぞれ並列に搭載されている場合を例に示している。また、室内機B及び室内機Cには、室内熱交換器118に空気を供給するためのファン等の送風機を室内熱交換器118の近傍に設けるとよい。
給湯熱源用回路Dは、熱源機Aからの温熱又は冷熱を冷媒−冷媒熱交換器41を介して給湯用冷凍サイクル2に供給する機能を有している。給湯熱源用回路Dには、給湯熱源用絞り手段119と、冷媒−冷媒熱交換器41とが、直列に接続されて構成されている。つまり、空調用冷凍サイクル1と給湯用冷凍サイクル2とは、冷媒−冷媒熱交換器41でカスケード接続されているのである。なお、便宜的に、中継機Eから冷媒−冷媒熱交換器41に接続している接続配管を接続配管135と、中継機Eから給湯熱源用絞り手段119に接続している接続配管を接続配管136と称して説明するものとする。
中継機Eは、利用側ユニット(室内機B、室内機C及び給湯ユニット(給湯熱源用回路D))と、熱源機Aとを、接続し、第1分配部109の弁手段109a又は弁手段109bの何れかを択一的に開閉することにより、室内熱交換器118を放熱器又は蒸発器とするか、冷媒−冷媒熱交換器41を冷水器又は給湯機とするかを決定する機能を有している。この中継機Eは、気液分離器108と、第1分配部109と、第2分配部110と、第1内部熱交換器111と、第1中継機用絞り手段112と、第2内部熱交換器113と、第2中継機用絞り手段114と、を少なくとも有している。
ここでは、室内機Bが冷房負荷を担当し、室内機Cが暖房負荷を担当し、給湯熱源用回路Dが給湯負荷を担当する場合における運転動作について説明する。なお、空調用冷媒の流れを逆止弁及び弁手段の開閉状態(白抜き(開状態)及び黒塗り(閉状態))で表している。
給湯用冷凍サイクル2は、給湯用圧縮機21と、熱媒体−冷媒熱交換器51と、給湯用絞り手段22と、冷媒−冷媒熱交換器41と、によって構成されている。つまり、給湯用冷凍サイクル2は、給湯用圧縮機21、熱媒体−冷媒熱交換器51、給湯用絞り手段22、及び、冷媒−冷媒熱交換器41が冷媒配管45で直列に接続されて第2冷媒回路を構成し、この第2冷媒回路に給湯用冷媒を循環させることで成立している。
まず、給湯用圧縮機21で高温・高圧にされた給湯用冷媒は、給湯用圧縮機21から吐出して、熱媒体−冷媒熱交換器51に流入する。この熱媒体−冷媒熱交換器51では、流入した給湯用冷媒が放熱することで給湯用負荷3を循環している水を加熱する。この給湯用冷媒は、給湯用絞り手段22で空調用冷凍サイクル1の給湯熱源用回路Dにおける冷媒−冷媒熱交換器41の出口温度以下まで膨張される。膨張された給湯用冷媒は、冷媒−冷媒熱交換器41で、空調用冷凍サイクル1を構成する給湯熱源用回路Dを流れる空調用冷媒から受熱して蒸発し、給湯用圧縮機21へ戻る。
給湯用負荷3は、水循環用ポンプ31と、熱媒体−冷媒熱交換器51と、貯湯タンク32と、によって構成されている。つまり、給湯用負荷3は、水循環用ポンプ31、熱媒体−冷媒熱交換器51、及び、貯湯タンク32が貯湯水循環用配管203で直列に接続されて水回路(熱媒体回路)を構成し、この水回路に給湯用水を循環させることで成立している。なお、水回路を構成する貯湯水循環用配管203は、銅管やステンレス管、鋼管、塩化ビニル系配管などによって構成されている。
まず、貯湯タンク32に蓄えられている比較的低温な水は、水循環用ポンプ31によって貯湯タンク32の底部から引き出されるとともに加圧される。水循環用ポンプ31で加圧された水は、熱媒体−冷媒熱交換器51に流入し、この熱媒体−冷媒熱交換器51で給湯用冷凍サイクル2を循環している給湯用冷媒から受熱する。すなわち、熱媒体−冷媒熱交換器51に流入した水は、給湯用冷凍サイクル2を循環している給湯用冷媒によって沸き上げられて、温度が上昇するのである。そして、沸き上げられた水は、貯湯タンク32の比較的高温な上部へ戻り、この貯湯タンク32に蓄えられることになる。
給湯用水循環サイクル4は、熱媒体循環用ポンプ31aと、熱媒体−冷媒熱交換器51と、水−水熱交換器201と、によって構成されている。つまり、給湯用水循環サイクル4は、熱媒体循環用ポンプ31a、熱媒体−冷媒熱交換器51、及び、水−水熱交換器201が循環水用配管202で直列に接続されて水回路(熱媒体回路)を構成し、この熱媒体回路(水回路)に加温用熱媒体(加温用水)を循環させることで成立している。なお、水回路を構成する循環水用配管202は、銅管やステンレス管、鋼管、塩化ビニル系配管などによって構成されている。
<夏期の場合における空調給湯複合システム100の運転方法>
この場合、室外空調機400は暖房運転、室内空調機407は冷房運転を行なっていることが多い。また、居住空間408に設置されている給湯用利用室406では、時間に関係なく、湯が利用されることが多い。つまり、給湯用利用室406では、人がシャワーや入浴といった用途によって湯を使用することが多い。さらに、調理場411では、年間を通して給湯用途及び冷房用途が使用されていることが多い。
この場合、室外空調機400は冷房運転、室内空調機407は暖房運転を行なっていることが多い。また、居住空間408に設置されている給湯用利用室406では、時間に関係なく、湯が利用されることが多い。さらに、夜間や早朝には、高温度用供給配管413、中温度用供給配管414、及び、中温度供給主配管415は、外気温度の低下による配管凍結保護運転が要求される。また年間を通して、調理場411は給湯用途、冷房用途が必要となる。
図4は、凍結保護用水配管416の縦断面構成の一例を示す概略断面図である。図3及び図4に基づいて、凍結保護用水配管416の利用方法について説明する。図4では、凍結保護用水配管416と内部に位置する高温度用供給配管413とが二重管構造になっている状態を例に示している。
Claims (4)
- 少なくとも空調圧縮機及び熱源側熱交換器が搭載された少なくとも1台の熱源機と、
前記熱源機に対して並列に接続され、少なくとも利用側熱交換器が搭載された複数台の室内機と、
前記熱源機に対して並列に接続され、少なくとも冷媒−冷媒熱交換器、熱媒体−冷媒熱交換器、及び、給湯用圧縮機が搭載された複数台の給湯ユニットと、
前記熱源機と前記室内機及び前記給湯ユニットとの間に介在し、前記熱源側ユニットで生成された温熱又は冷熱を前記室内機及び前記給湯ユニットに伝達する少なくとも1台の中継機とを備えた空調給湯複合システムであって、
少なくとも前記複数台の室内機の冷房負荷と、前記複数台の給湯ユニットの加熱負荷とが同時に存在する際に、
前記複数台の室内機の冷房負荷が大きいときには小さいときに比べて、前記複数台の給湯ユニットの設定温度を上昇させて加熱運転を行い、
前記複数台の室内機での負荷と前記複数台の給湯ユニットの負荷との均衡を図るようにしている
ことを特徴とする空調給湯複合システム。 - 少なくとも空調圧縮機及び熱源側熱交換器が搭載された少なくとも1台の熱源機と、
前記熱源機に対して並列に接続され、少なくとも利用側熱交換器が搭載された複数台の室内機と、
前記熱源機に対して並列に接続され、少なくとも冷媒−冷媒熱交換器、熱媒体−冷媒熱交換器、及び、給湯用圧縮機が搭載された複数台の給湯ユニットと、
前記熱源機と前記室内機及び前記給湯ユニットとの間に介在し、前記熱源側ユニットで生成された温熱又は冷熱を前記室内機及び前記給湯ユニットに伝達する少なくとも1台の中継機とを備えた空調給湯複合システムであって、
前記給湯ユニットで生成された温水又は冷水を貯留する貯湯タンクを給湯ユニット毎に設け、
前記貯湯タンクのうちの少なくとも1つから供給される冷水を導通する配管の外周表面又は内部に、前記貯湯タンクのうちの少なくとも残りの1つから供給される温水を導通する配管を設置し、
前記複数台の給湯ユニットを制御して、
前記複数台の室内機での負荷と前記複数台の給湯ユニットの負荷との均衡を図るようにしている
ことを特徴とする空調給湯複合システム。 - 前記複数台の給湯ユニットの温度域をそれぞれ異なるものとしている
ことを特徴とする請求項1または2に記載の空調給湯複合システム。 - 前記給湯ユニットで生成された温水又は冷水を貯留する貯湯タンクを給湯ユニット毎に設け、
前記貯湯タンクのうちの少なくとも1つから供給される冷水を導通する配管の外周表面又は内部に、前記貯湯タンクのうちの少なくとも残りの1つから供給される温水を導通する配管を設置している
ことを特徴とする請求項1に記載の空調給湯複合システム。
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